I en första analys i sitt slag, Astrofysiker från Northwestern University har upptäckt att, i motsats till tidigare standardkunskaper, upp till hälften av ämnet i vår Vintergatans galax kan komma från avlägsna galaxer. Som ett resultat, var och en av oss kan delvis vara gjord av extragalaktisk materia.

Med hjälp av superdatorsimuleringar, forskargruppen hittade ett stort och oväntat nytt läge för hur galaxer, inklusive vår egen Vintergatan, förvärvat sin sak:intergalaktisk överföring. Simuleringarna visar att supernovaexplosioner skjuter ut enorma mängder gas från galaxer, som gör att atomer transporteras från en galax till en annan via kraftfulla galaktiska vindar. Intergalaktisk överföring är ett nyligen identifierat fenomen, vilka simuleringar indikerar kommer att vara avgörande för att förstå hur galaxer utvecklas.

"Med tanke på hur mycket av den materia som vi bildade kan ha kommit från andra galaxer, vi skulle kunna betrakta oss själva som rymdresenärer eller extragalaktiska invandrare, sa Daniel Anglés-Alcázar, en postdoktor vid Northwesterns astrofysikcenter, CIERA (Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics), som ledde studien. "Det är troligt att mycket av Vintergatans materia fanns i andra galaxer innan den sparkades ut av en kraftig vind, reste genom det intergalaktiska rymden och hittade så småningom sitt nya hem i Vintergatan."

Galaxer är långt ifrån varandra, så även om galaktiska vindar fortplantar sig med flera hundra kilometer per sekund, denna process inträffade under flera miljarder år.

Professor Claude-André Faucher-Giguère och hans forskargrupp, tillsammans med medarbetare från FIRE ("Feedback In Realistic Environments")-projektet, som han tillsammans leder, hade utvecklat sofistikerade numeriska simuleringar som producerade realistiska 3D-modeller av galaxer, efter en galax bildande från strax efter Big Bang till idag. Anglés-Alcázar utvecklade sedan toppmoderna algoritmer för att bryta denna mängd data och kvantifiera hur galaxer hämtar materia från universum.

Studien, som krävde motsvarande flera miljoner timmars kontinuerlig beräkning, kommer att publiceras 26 juli (27 juli i Storbritannien) av Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society .

"Denna studie förändrar vår förståelse av hur galaxer bildades från Big Bang, sa Faucher-Giguère, en medförfattare till studien och biträdande professor i fysik och astronomi vid Weinberg College of Arts and Sciences.

"Vad det här nya sättet innebär är att upp till hälften av atomerna runt omkring oss - inklusive i solsystemet, på jorden och i var och en av oss – kommer inte från vår egen galax utan från andra galaxer, upp till en miljon ljusår bort, " han sa.

Genom att i detalj spåra de komplexa flödena av materia i simuleringarna, forskargruppen fann att gas strömmar från mindre galaxer till större galaxer, som Vintergatan, där gasen bildar stjärnor. Denna överföring av massa genom galaktiska vindar kan stå för upp till 50 procent av materien i de större galaxerna.

"I våra simuleringar, vi kunde spåra ursprunget till stjärnor i Vintergatan-liknande galaxer och avgöra om stjärnan bildades från materia som var endemisk till själva galaxen eller om den istället bildades av gas som tidigare fanns i en annan galax, sa Anglés-Alcázar, studiens motsvarande författare.

I en galax, stjärnor är sammanbundna:en stor samling stjärnor som kretsar kring ett gemensamt masscentrum. Efter Big Bang för 14 miljarder år sedan, universum var fyllt med en enhetlig gas – inga stjärnor, inga galaxer. Men det fanns små störningar i gasen, och dessa började växa av tyngdkraften, så småningom bildar stjärnor och galaxer. Efter att galaxer bildades, var och en hade sin egen identitet.

"Vårt ursprung är mycket mindre lokalt än vi tidigare trott, sa Faucher-Giguère, en CIERA-medlem. "Denna studie ger oss en känsla av hur saker omkring oss är kopplade till avlägsna objekt på himlen."

Fynden öppnar en ny forskningslinje för att förstå galaxbildning, forskarna säger, och förutsägelsen av intergalaktisk överföring kan nu testas. Northwestern-teamet planerar att samarbeta med observationsastronomer som arbetar med Hubble Space Telescope och markbaserade observatorier för att testa simuleringsförutsägelserna.

Simuleringarna kördes och analyserades med hjälp av National Science Foundations superdatoranläggningar för Extreme Science and Engineering Discovery Environment, samt Northwesterns högpresterande datorkluster Quest.

Studien har titeln "The Cosmic Baryon Cycle and Galaxy Mass Assembly in the FIRE Simulations."